1、 毕 业 论 文（设 计） 题目 ： 车库红外线自动感应智能延时灯 车库红外线自动感应智能延时灯 I 摘要 本系统采用了热释电红外传感器，它的成本低，安装方便，而且性能稳定 ，抗干扰能力强，灵敏度高，安全可靠 。 热释电传感器主要是以非接触的形式对相关物体 辐射的红外线进行检测，将检测到的红外光谱转变为微弱的电信号，经过单片机处理后使得 LED 灯发光。 随着应用领域的不断延伸，在 红外感应 方面的应用也逐步推广， 车库红外线自动感应智能延时灯就是这个方面的项目 。项目研究的内容涵盖了 熱释电红外技术、 单片机、电子技术基础、 延时等电子技术相关多方面专业及 基础知识。 本设计主要包括硬件和软
2、件设计两个部分。硬件部分包括单片机控制电路，驱动执行发光电路，发光器控制电路等部分组成。软件部分主要是延时程序的设计，处理器采用 STC15F408AD 单片机，整个系统是在系统软件的控制下工作的。 关键词： STC15F408AD， 红外传感器 ， 发光电路 ， NE555 车库红外线自动感应智能延时灯 IIAbstract This system uses the pyroelectric infrared sensor, its low cost, convenient installation, and stable performance, strong anti-interfere
3、nce ability, high sensitivity, safe and reliable. Pyroelectric sensors are mainly infrared non-contact of related objects in the form of radiation, will be detected by infrared spectrum into a weak electrical signals, after dealing with the single chip microcomputer has LED lights shine. As the appl
4、ication in the field of extend continuously, the infrared sensing applications also gradually promotion, infrared automatic induction intelligent garage delay lamp is this part of the project. The content of the project research covers the pyroelectric infrared technology, SCM, electronic technology
5、 foundation, time delay and other electronic technology related to the various professional and basic knowledge. This design mainly includes the design of hardware and software two parts. Hardware part includes single chip microcomputer control circuit, drive execution light-emitting circuit, light
6、emitting device control circuit and other parts. Software part mainly delay program design, the processor STC15F408AD single-chip microcomputer, the system is working under the control of the system software. Keywords: STC15F408AD, infrared sensors, light-emitting circuit ,NE555 车库红外线自动感应智能延时灯 III目
7、录 摘要 . I 1 绪 论 . 1 1.1 课题背景 . 1 1.2 国内外研究现状 . 1 1.3 研究目的 . 2 1.4 论文主要内容 . 2 2 方案论证 . 3 2.1 控制模块选择方案 . 3 2.2 按键选择方案 . 3 3 系统硬件设计 . 4 3.1 系统组成及总体框架 . 4 3.2 最小系统模块设计 . 5 3.2.1 STC89C52 . 5 3.2.2 单片机最小系统电路设计原理图 . 6 3.3 LCD1602 液晶显示模块与单片机接口电路设计 . 6 3.3.1 LCD1602 液晶显示模块简介 . 6 3.3.2 LCD1602 液晶显示模块接口电路 图 .
8、7 3.4 DS1302 时钟模块外围电路设计 . 8 3.4.1 DS1302 时钟产品介绍 . 8 3.4.2 DS1302S 时钟外围电路原理设计 . 9 3.5 音量控制播放模块设计 . 9 3.5.1 LM386 简介 . 9 3.5.2 LM386 电路设计原理图 . 11 3.5.3 CD4051 简介 . 11 3.5.4 CD4051 电路设计原理图 . 12 3.5.5 用于音量控制的按键电路设计 . 13 3.6 红外对管琴键模块设计 . 13 3.6.1 红外概述 . 13 3.6.2 红外对管模块设计电路原理图 . 14 3.7 稳压电源模块设计 . 14 3.7.1
9、 7805 电气参数 . 14 3.7.2 7805 稳压电源电路原理图 . 15 3.8 非接触式电子琴设计总电路原理图 . 16 车库红外线自动感应智能延时灯 IV4 软件设计 . 17 4.1 开发软件介绍 . 17 4.2 程序设计 . 17 4.2.1 主程序设计 . 17 4.2.2 液晶显示模块程序设计 . 19 4.2.3 DS1302 时钟模块程序设计 . 21 4.2.4 自动音乐播放模块程序设计 . 24 4.2.5 电子琴弹奏模块程序设计 . 25 4.2.6 音量调节模块程序设计 . 26 5 调试结果 . 28 5.1 硬件调试 . 28 5.2 软件调试 . 28
10、 6 总结 . 30 附录 . 31 附录 1 作品实物照片 . 31 附录 2 整机电路图 . 33 附录 3 程序代码 . 35 参考文献 . 49 致谢 . 错误 !未定义书签。 车库红外线自动感应智能延时灯 1 1 绪 论 1.1 课题背景 自古以来，乐器都是人民生活中不可或缺的一部分。电子琴更是受到很多人的喜欢，它是目前用于音乐普及教育和音乐素质培养最多的乐器，它的经济性为它在普通家庭中的普及带来了可能。电子琴是音乐和当今电子科学技术结合的产物，是一类全新的键盘类乐器。它在当今音乐中担当着重要的角色，成为不可替代的一部分。电子琴作为科技与音乐的产物，绝对值得研究。 单片微型计算机是大
11、规模集成电路技术发展的产物属第四代电子计算机，它具有高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠、应用广泛的特点。它的应用必定导致传 统的控制技术从根本上发生变革，因此单片机的开发应用已成为高科技和工程领域的一项重大课题 1。 1.2 国内外研究现状 我国的电子琴事业，一直迅速发展，并逐渐从年轻走向成熟。国内电子琴生产厂家在上世纪 80 年代就已经超过了上百家。最初的产品叫做簧片琴，键盘都是以簧片开关为主，音色则是用模拟滤波器的方式来产生，当自动伴奏时可以使用简单的脉冲信号来触发鼓的发生器实现。后来随着众多国外产品的侵入，国内电子琴受到了极大地冲击，国产电子琴由于没有对关键技术进行改进和研究，很
12、多产权都掌握在供片商中，国产电子琴没有实现 全自主生产，对音源的压缩算法也一无所知，更谈不上产品的创新，因此这个时期的国产电子琴逐渐慢下了脚步 2。 经过多年发展， 国内对电子琴的设计研究已经很多，而且设计的思路和方式也多种多样，可以利用单片机、 EDA 技术、 PLC 技术等来进行设计，设计技术逐渐成熟。但对于高端的电子琴设计，国内的研究成果比之国外略显不足，对音色的算法控制方面还处于真空状态，因此，本文主要是从微型电子琴的市场推广价值出发，设计出一种成本低、功能强的微型电子琴。 车库红外线自动感应智能延时灯 2 1.3 研究目的 基于 MCS51 单片机的非接触式琴键电子琴设计 ，其主要有
13、两大特点： 增强型 8051 单片机，红外对管琴键设计。 STC89C52 是 STC 公司生产的一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，在经典的 MCS-51 内核基础上，做了很多的改进使其为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。其强大的控制功能和灵活的编程实现特性，已经溶入现代人们的生活中，成为不可替代的一部分。本设计就基于此，同时灵活运用光电传感器件，组成红外对管琴键阵，实现电子琴功能。加强型单片机以及红外技术的两相结合让微型电子琴的应用得以拓展。本文主要是针对低端的微型电子琴，从市场推广应用价 值出发，设计了一种成本低、功能强的微型电子琴。这种微型电子琴利用简易键盘可
14、以弹奏一些基础音色，主要适用于一些儿童玩具琴、音乐转盘以及音乐儿童车等，并且可以根据需要对功能进行扩展，满足对音色和弹奏乐曲的需要 2。另一方面关于红外技术的应用，当今红外技术的一个重要分支是红外通信技术的应用，这个应用的发展非常迅速，尤其是红外通信应用于计算机设备中，近几年的发展已经表现出其非常成熟的特性。 1.4 论文主要内容 本设计共使用了 五 个模块：单片机最小系统模块、 电源模块、红外传感器 模块、 NE555模块、 LED 模块。 本作品实现的功能是当红外探头探测范围内有可探测物体出现时， LED灯亮并且延时一定时间 。 车库红外线自动感应智能延时灯 3 2 方案论证 2.1 控制
15、模块选择方案 方案一：用可控硅制作电子琴。将 220V 交流电经变压器降压，再经过整流、滤波，获得 +13.5V 直流电压。将单向可控硅 SCR 和电阻、电容组成弛张振荡器电路。但该设计方案制作成本高且复杂。 方案二：采用 AT89C51 单片机进行控制，由于其 ROM 只有 4k，在系统扩展升级方面没有潜力。 方案三：采用内存大一点的 AT89C52RC 单片机进行控制，无论在性价比还是满足要求方 面都有优势，且使用方便，抗干扰性能有所提高。 鉴于上述对比分析，本设计采用方案三。 2.2 按键选择方案 方案一：采用传统电子琴制作方法 接触式按键做琴键，此种方法存在很多缺点：首先接触式按键易损
16、伤，用力不当就会造成不同程度的硬性损失，寿命太短；其次，接触式按键随着使用时间的加长极易出现接触不良等现象，影响了整体效果；最后就是按键抖动问题，加大操作误差，而为了消除影响，就需要软件进行消抖操作，加大了程序编写工作量，大大降低了系统执行效率。 方案二：采用红外对管做琴键 非接触式琴键，此种方法采 用光电二极管组成琴键方阵，该元器件的光敏特性将接收到的光的变化转换成电流的变化以此显示按键是否按下，较之接触式按键就少了易损伤、易接触不良以及按键抖动等缺点，减少了后期维护预算，提高了系统灵敏度。 鉴于上述对比分析，本设计采用方案二。 车库红外线自动感应智能延时灯 4 3 系统硬件设计 3.1 系
17、统组成及总体框架 该设计实现一种由单片机控制的电子琴，单片机工作于约 12MHz 时钟频率。在循环播放音乐阶段，定时器 T0 工作于方式 0，用于产生不同频率的方波，定时器 T1 控制播放音乐的节拍，同时通过设置 DS1302 计算音乐播放时间并通过 LCD1602 显示；尔后通过切换开关将模式从循环播放音乐切换至电子琴弹奏模式，在此模式下，定时器 T0 工作于方式 1，根据频率利用定时中断来产生不同频率方波，定时器 T1 用于定时扫描键盘，以提高响应速度，因此节拍是由用户控制的。 在这两种模式下，用户可以根据具体实际情况来增大、降低音量，主要是通过改变LM386 的放大增益来调节音量，而增益
18、的选择是通过 CD4051 八选一模拟开关来选择不同阻值的电阻来实现，最终由扬声器播放。系统结构图如图 3-1 所示。 S T C 8 9 C 5 2 R CL C D 1 6 0 2 显 示5 V 电 源L M 3 8 6 / C D 4 0 5 1 驱 动播 放 音 乐红 外 对 管 键 盘D S 1 3 0 2 计 算 音 乐 播放 时 间音 量 控 制图 3-1 系统结构图 车库红外线自动感应智能延时灯 5 3.2 最小系统模块设计 3.2.1 STC89C52 一、 STC89C52 单片机简介 STC89C523是 STC公司生产的一种低功耗、高性能 CMOS8位微控制器，具有 8
19、k 在系统可编程 Flash 存储器。 STC89C52 使用经典的 MCS-51 内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统 51 单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程Flash，使得 STC89C52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 具有以下标准功能 ： 8k 字节 Flash， 512 字节 RAM， 32 位 I/O 口线， 看门狗定时器 ，内置 4KB EEPROM， MAX810 复位电路， 3 个 16 位 定时器 /计数器， 4 个外部中断，一个 7向量 4 级中断结构（兼容传统 51 的 5 向量 2 级中断结构），全
20、双工 串行口 。另外 STC89C52 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。空闲模式下， CPU 停止工作，允许 RAM、定时器 /计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下， RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz， 6T/12T 可选。 二、 STC89C52 单片机使用参数 1. 增强型 8051 单片机， 6 时钟 /机器周期 和 12 时钟 /机器周期可以任意 选择，指令代码完全兼容传统 8051。 2. 工作电压： 5.5V 3.3V（ 5V 单片机） /3.8V 2.0V（ 3V 单片机
21、） 。 3.工作频率 范围： 0 40MHz，相当于普通 8051 的 0 80MHz，实际工作 频率可达48MHz。 4. 用户应用程序空间为 8k 字节 。 5. 片上集成 512 字节 RAM。 6. 通用 I/O 口（ 32 个），复位后 为： P0/P1/P2/P3 是 准双向口 /弱上拉， P0 口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为 I/O 口用时，需加上拉电阻 。 7. ISP（在系统可编程） /IAP（在应用可编程），无需专用 编程器 ，无 需专用 仿真器 ，可通过串口（ RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下载用户程 序，数秒即可完成一片 。 8. 具有 EEPROM 功能 。 9. 共 3 个 16 位 定时器 /计数器 ， 即 定时器 T0、 T1、 T2。 10.外部中断 4 路，下降沿中断或低电平触发电路， Power Down 模式可 由外部中断低电平触发 中断方式 唤醒 。 11. 通用异步 串行口 （ UART），还可用定时器 软件 实现多个 UART。 12. 工作温度范围： -40 +85 （工业级） /0 75 （商业级） 。 13. PDIP 封装 。
